MEMBRÁNOVÉ STRUKTURY EUKARYONTNÍCH BUNĚK
PLASMATICKÁ MEMBRÁNA EUKARYOTICKÝCH BUNĚK Všechny buňky (prokaryotické a eukaryotické) jsou ohraničeny membránami zajišťujícími integritu a funkci buněk
FUNKCE MEMBRÁN • Ochrana • Regulace transportu látek do a z buňky včetně subcelulárních domén
• Selektivní receptivita a transdukce signálů transduction pomocí transmembránových receptorů
• Buněčné rozponávání • Ukotvení cytoskeletu či/a součástí extracelulární matrix (tvar, pohyb)
• Kompartmentace subcelulárních domén
FUNKCE MEMBRÁN • • • •
Stabilizační prvek pro vazbu a katalýzu enzymů Regulace fůze Poskytnutí prostoru pro transport (nexus) Specifický pohyb
STRUKTURA MEMBRÁN fluidní mozaikový model 1972 - Singer a Nicholson dvojvrstva fosfolipidů – amfifilní a proteinů • vnější a vnitřní povrch hydrofilní • vnitřek hydrofobní • asymetrické uspořádání • fluidita - cholesterol
STRUKTURA MEMBRÁN
STRUKTURA MEMBRÁN
STRUKTURA MEMBRÁN Pohyb fosfolipidů 1) Rotace 2) Laterální difůze
3) Flip-flop (flipázy)
MEMBRÁNOVÉ PROTEINY A. Transmembránové (intrinzní) – penetrují (glykoforiny, receptory, kanály, enzymy) jednou nebo několikrát procházející multispecializované (kanály) vs specializované (rhodopsin) někdy vazba se sacharidy
MEMBRÁNOVÉ PROTEINY B. Periferní (extrinzní) – volná vazba
MEMBRÁNOVÉ PROTEINY - FUNKCE
MEMBRÁNOVÉ SACHARIDY Glykolipidy
Glykoproteiny
Glykokalyx
Membránové Komponenty
EUKARYOTICKÉ ORGANELY • Jádro • Ribozomy • Endoplazmatické retikulum • Golgiho aparát • Lysozomy • Endozomy • Mitochondrie • Plastidy • Vakuola • Cytoskelet
Vznik eukaryotického jádra Jaderný pór
Vnitřní jaderná membrána Vnější jaderná membrána
jádro Endoplazmatické retikulum
DNA
Ribozómy vázané k membráně
cytosol
Dávná prokaryotická buňka
Dávná eukaryotická buňka
JÁDRO • Kontrolní centrum • Uchovává a přenáší genetickou informaci (DNA a RNA)
• Velikost v μm, závisí na buněčné aktivitě
JÁDRO Hlavní části: -jaderná membrána -jadérko -chromatin
JADERNÁ MEMBRÁNA 1) Vzniká z endoplasmatického retikula 2) dvě membrány a PERINUKLEÁRNÍ PROSTOR
Jaderné póry
JADERNÉ PÓRY Průměrné jádro – 3 000 pórů průměr – 80 nm Malé molekuly putují difuzí
oktamer (8 molekul) – naplněné vodou
JÁDRO
Velké molekuly přenášeny aktivním transportem
Regulují transport látek do a z jádra
JADERNÁ LAMINA Vnitřní vrstva jaderné membrány Ukotvení pro chromatin skládá se z"intermediárních filament", 30-100 nm
polymery laminu laminy se mohou účastnit regulace funkcí jádra hraje úlohu před a po mitóze při syntéze a degradaci jaderné membrány
JADÉRKO -- fibriární a granulární (ribonukleoproteinů) -tvoří se okolo nukleolárního organizátoru chromozomů -cyklické změny
CHROMATIN Tmavá denzní hmota v jádře kondenzace (chromozomy – buněčné dělení) vs dekondenzace (chromatin – interfáze)
CHROMATIN 2 třídy DNA-vazných proteinů: HISTONY NE-HISTONOVÉ BÍLKOVINY 2 classes of DNA-binding proteins:
CHROMATIN HETEROCHROMATIN 10% jaderné DNA EUCHROMATIN 90% jaderné DNA
RIBOZOMY • rRNA + bílkoviny • dvě podjednotky (velká a malá) které se spojují pouze když dojde k navázání mRNA • vznikají v jadérku • velikost ~20nm
RIBOZOMY Výskyt 1) Volně v cytoplazmě (polyzomy) 2) V mitochondriiích a chloroplastech 3) Navázané na endoplazmatické retikulum
ENDOPLAZMATICKÉ RETIKULUM • Objeveno v roce 1945 • Tubuly, vezikule a váčky • Nejvýznamnější membránový systém v buňce • Všechny eu buňky – výjimka? http://www.microscopyu.com/moviegallery/c1si/u2er/index.html
ENDOPLAZMATICKÉ RETIKULUM specializované funkce: - syntéza bílkovin - regulace obsahu vápníku v cytoplazmě - produkce steroidů - skladování a produkce glykogenu - inzerce membránových bílkovin - periferní (kortikální) ER stabilizuje cytoskelet
DRSNÉ ENDOPLAZMATICKÉ RETIKULUM signální sekvence signal recognition particle (SRP) translokace do hladkého ER
ENDOPLAZMATICKÉ RETIKULUM
GOLGIHO APARÁT (KOMPLEX) •
poblíž buněčného jádra, u živočišných buněk poblíž centrozomu
•
u rostlinných buněk - diktyozom
•
zploštělé váčky
•
dokončení posttranslační modifikace bílkovin
•
polarita – cis (přijímá váčky z ER) a trans (odštěpující se váčky)
Sekrece hlenu z vrcholu buňky
Golgiho aparát • Zvláště hojný v buňkách specializovaných na vylučování glykoproteinů, např. v pohárkových buňkách střeva
Sekreční váčky obsahující hlen
Golgiho aparát
Jádro
Úprava proteinů v Golgiho aparátu • Navázání a úprava cukerných zbytků – tvorba glykoproteinů • Postupný prostorově orientovaný proces od cis k trans
ER + GA endomembránový systém buněk
LYSOZOMY Objeveny v roce 1949 Christianem de Duve -
0,05 – 0,5 mikrometrů
-
cca 50 hydrolytických enzymů
-
Časté u fagocytujících buněk
-
Enzymové optimum je při pH 5 a ztráta aktivity při pH (7,2 – pH cytozolu) http://www.microscopyu.com/moviegallery/sweptfield/ok-egfp-lysosomes-sfc/
PRODUKTY SE DOSTÁVAJÍ DO LYZOSOMŮ ČTYŘMI CESTAMI • Náhodnou Pinocytózou – Buněčné “pití” < 150nm • Receptorovou Endocytózou • Fagocytózou – Buněčná “konzumace” materiálu > 250nm • Autofágií – “samo-konzumace” of starých organel, – buněčná degradace apoptóza
MITOCHONDRIE
PEROXIZÓM
trávení mitochondrie a peroxizómu – autofagozóm, který splyne s lyzozómem
• Primární lyzozom vzniká v Golgiho aparátu – vnější materiály – organely • Sekundární lyzozom primární fúzuje s endozomem či fagozomem tvorba kostí, zánět, nekróza, reakce antigen-protilátka
PEROXIZOMY Krystalická inkluze
• Velikost 0,5-1,5 µm • Podobná struktura – Jedna membrána • Spotřebovávají kyslík – Nevyužívají ho k tvorbě ATP jako u mitochondrií • Rozkládají peroxid vodíku (H2O2) – Může být pro buňky toxický – Rozklad peroxidu na vodu pomocí enzymu katalázy
Není u člověka
PEROXIZOMY U ROSTLIN 1) Symbiotická fixace dusíku 2) Fotorespirace 3) Některé (glyoxyzómy) mění během klíčení uložené lipidy na sacharózu
VAKUOLA
membránou ohraničený váček – membrána se nazývá tonoplast běžná u rostlin, zvířata – specializované funkce či její nepřítomnost
VAKUOLA Funkce: uložiště odpadů a uskladnění chemických látek (fenolické sloučeniny, kyseliny, dusíkaté odpadní látky, pigmenty - anthocyaniny – barevnost) buněčná smrt (poškození tonoplastu) potravní vakuola tlakové vakuoly – rostlinné buňky osmóza – kontraktilní vakuoly
